陀螺仪的基本特性:定轴性、进动性.(1)定轴性,当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变,即指向一个固定的方向;同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。(2)进动性,当转子高速旋转时,若外力矩作用于外环轴,陀螺仪将绕内环轴转动;若外力矩作用于内环轴,陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性,叫做陀螺仪的进动性。机械式陀螺仪的结构简单,制造成本低,但精度相对较低,适用于中低精度场合。广西陀螺仪供应

陀螺仪的前世今生,陀螺仪由1850年法国物理学家莱昂·傅科在研究地球自传中获得灵感而发明出来的,类似像是把一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上,靠陀螺的方向来计算角速度,和现在小巧的芯片造型大相径庭。陀螺仪发明以后,首先被用在航海上(当年还没有发明飞机),后来被用在航空上。因为飞机飞在空中,是无法像地面一样靠肉眼辨认方向的,而飞行中方向都看不清楚危险性极高,所以陀螺仪迅速得到了应用,成为飞行仪表的主要。山西惯导制造陀螺仪可以用于智能手机和游戏设备的姿态感应和运动控制,提供更好的用户体验。

整合MEMS加速计和陀螺仪地磁的模块正在进入廉价的电子玩具市场,传感器模块提供的动作感应功能可实现互动的游戏体验,还能让更小的儿童上网分享快乐:孩子们很快就能够创造自己的虚拟娃娃和人物,用自然的动作玩这些玩具,不再使用按钮或键盘一类的东西,甚至可以在网上与全球的小朋友一起分享游戏。就像几年前加速计的成功故事一样,意法半导体较近掀起了MEMS陀螺仪消费浪潮,为市场提供一系列可靠的低廉的微型陀螺仪,增强多种消费电子产品运动跟踪功能,实现现场感更强的用户体验。凭借在MEMS技术、ASIC设计和更智能的封装技术上不断取得的进步,结合较先进的生产线和战略合作伙伴关系,意法半导体进一步加强了其MEMS传感器在消费电子和手机市场的领导地位。
下面,我们以单自由度陀螺仪为例,来解析角速度测量的原理。单自由度陀螺仪的简化模型如下图所示,其中x、y、z分别表示陀螺仪的三个轴。假设基座被固定在汽车上,y轴即为汽车的前进方向。当汽车绕y轴或z轴旋转时,内环起到了隔离运动的作用,陀螺转轴并不会随汽车转动而转动。但当汽车绕x轴转动时,内环上会产生一对力F,形成沿x轴方向的力矩mx。由于陀螺仪在x轴方向没有转动自由度,力矩mx将使陀螺主轴绕内环y轴进动。因此,通过测量y轴的角速度,我们可以间接测量到汽车在x轴的角速度。具体的建模和求解过程需要基于动量矩定理,这里不再详细展开。在无人机领域,陀螺仪是实现自主飞行、精确悬停等功能的关键传感器。

陀螺仪是将一个中心轮盘安装在两个或三个万向节上的装置。这些万向节通过枢轴支撑可以使这个中心轮盘绕单个轴旋转。如果三个万向节为一组,且每一个都通过正交的枢轴安装在另一个上,就可以使安装在较内万向节上的中心轮盘具有其自身的单独方向,区别于其支架在空间中的方位。若是两个万向节为一组,做为该陀螺仪的框架的外部万向节,被安装成可以绕自身支架所在平面内的轴方向进行枢轴旋转。所以这个外部万向节只可以在一个角度上自由旋转。激光式陀螺仪采用激光束在Sagnac效应中的干涉现象,实现高精度角速度测量。防爆型惯性导航系统
陀螺仪分为机械式、激光式和光纤式三大类,各自具有独特的优势和局限性。广西陀螺仪供应
静电陀螺仪又称电浮陀螺。在金属球形空心转子的周围装有均匀分布的高压电极,对转子形成静电场,用静电力支承高速旋转的转子。这种方式属于球形支承,转子不只能绕自转轴旋转,同时也能绕垂直于自转轴的任何方向转动,故属自由转子陀螺仪类型。静电场只有吸力,转子离电极越近吸力就越大,这就使转子处于不稳定状态。用一套支承电路改变转子所受的力,可使转子保持在中心位置。静电陀螺仪采用非接触支承,不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低达10~10度/时。它不能承受较大的冲击和振动。它的缺点是结构和制造工艺复杂,成本较高。广西陀螺仪供应